放射源安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的建立

1           概述

隨著我國原子能科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，核技術(shù)發(fā)展所需的各種放射源在國防、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、科研等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，在為人類的發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)的同時(shí)，也給人類生存環(huán)境和輻射安全帶來一定的潛在危害，因此，我們必須考慮放射源的安全監(jiān)測(cè)與管理，需要對(duì)眾多的放射源儲(chǔ)藏庫與放射源應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)發(fā)送到管理中心的后端服務(wù)器進(jìn)行處理。由于監(jiān)測(cè)點(diǎn)分散，分布范圍廣，而且大多監(jiān)測(cè)設(shè)置在高輻射與較惡劣的環(huán)境中，通過普通線傳送數(shù)據(jù)往往事倍功半。通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，成為主管部門選擇的監(jiān)控管理通信手段之一。輻射污染監(jiān)測(cè)設(shè)備可將采集到的污染數(shù)據(jù)和告警信息通過GPRS網(wǎng)絡(luò)及時(shí)發(fā)送到安全主管部門，實(shí)現(xiàn)對(duì)放射源輻射安全管理，可以大大提高的工作效率并為主管部門的決策提供支持。

本系統(tǒng)以放射源儲(chǔ)存庫與其應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的安全管理與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)為核心，立足于現(xiàn)有測(cè)量設(shè)備、測(cè)量能力和數(shù)據(jù)傳輸條件下，將各個(gè)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)匯總到數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)聯(lián)網(wǎng)測(cè)量點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過中心系統(tǒng)軟件對(duì)各類測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析和制表處理，提供對(duì)放射性污染與應(yīng)急處置中的人員安全預(yù)警、統(tǒng)計(jì)簡報(bào)、區(qū)域分布評(píng)價(jià)和在線打印等功能。其主要特點(diǎn)如下：

1.1       實(shí)施網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)管理工作的現(xiàn)代化

以GPRS無線傳輸方式，將各放射源儲(chǔ)藏庫與應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)匯總，并通過對(duì)各測(cè)量點(diǎn)每天的測(cè)量數(shù)量、測(cè)量類別和被測(cè)量地區(qū)等進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)、多角度分析，實(shí)現(xiàn)主管部門對(duì)各放射源輻射情況的監(jiān)控和對(duì)各測(cè)量單位及人員安全情況的掌控，真正實(shí)現(xiàn)監(jiān)管工作的網(wǎng)絡(luò)化。

1.2       應(yīng)用信息化手段，提高統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度

相對(duì)于傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)方法，運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，更具有科學(xué)性和可靠性，它按專業(yè)的運(yùn)算方法或統(tǒng)計(jì)規(guī)范，能準(zhǔn)確地保證所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)正確可靠。通過對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)以加密的方式和特殊的防偽處理，不但能保證所統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的真實(shí)性，而且能杜絕測(cè)量人員偽造測(cè)量數(shù)據(jù)以及統(tǒng)計(jì)失實(shí)。

1.3       通過專業(yè)化統(tǒng)計(jì)，支持監(jiān)管部門的分析決策

該監(jiān)控信息系統(tǒng)通過對(duì)各儲(chǔ)存庫與放射源應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量點(diǎn)在不同時(shí)間的測(cè)量數(shù)據(jù)、輻射強(qiáng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，不僅能對(duì)人員安全的了解和應(yīng)急提供真實(shí)、全面的數(shù)據(jù)，而且還為決策提供實(shí)時(shí)有效的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告。

通過該監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，對(duì)各放射源儲(chǔ)存庫與應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。既可以迅速匯總測(cè)量數(shù)據(jù)，也可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，實(shí)施網(wǎng)上追蹤排險(xiǎn)，并能根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警、防患于未然，從而達(dá)到及時(shí)防范、嚴(yán)格把關(guān)，確保公眾的健康安全。

1.4       創(chuàng)建放射源輻射安全與事故應(yīng)急監(jiān)控*倉庫

系統(tǒng)通過聯(lián)網(wǎng)的方式將每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)匯總、存儲(chǔ)到*數(shù)據(jù)庫中。*數(shù)據(jù)庫起著*倉庫的作用，保存了放射源主管部門管轄范圍內(nèi)當(dāng)前的和歷史的全部測(cè)量數(shù)據(jù)，形成了某一地區(qū)的放射源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫，為該地區(qū)的信息化建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.5       支持多種類輻射監(jiān)測(cè)儀器，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控工作的資源共享

系統(tǒng)通過提供標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口格式和合作定制的方式，對(duì)不同功能、用途的各類監(jiān)測(cè)設(shè)備及其測(cè)量數(shù)據(jù)，以程序?qū)牖蚴止や浫氲刃问捷斎氡鞠到y(tǒng)，并自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化或個(gè)性化的完善，從而能zui大限度地利用各種監(jiān)測(cè)設(shè)備和測(cè)量資源，形成信息完整、實(shí)時(shí)有效的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控體系，為決策部門提供真實(shí)可靠、及時(shí)的統(tǒng)計(jì)分析支持。

2           總體結(jié)構(gòu)

本監(jiān)控信息系統(tǒng)主要由三部分組成，分別是測(cè)量數(shù)據(jù)采集端（即測(cè)量平臺(tái)）、*控制端（即*控制平臺(tái)）和用戶瀏覽端。

2.1       數(shù)據(jù)采集端（監(jiān)測(cè)平臺(tái)）

使用不同型號(hào)的測(cè)量儀對(duì)各個(gè)源儲(chǔ)存庫與放射源應(yīng)用場(chǎng)所的輻射強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量。各監(jiān)測(cè)儀通過光電傳感器收集被測(cè)放射源的測(cè)量數(shù)據(jù)，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后，測(cè)量儀將所獲得的數(shù)字信號(hào)由RS232串口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，并實(shí)時(shí)輸出數(shù)據(jù)采集過程中的動(dòng)態(tài)圖譜。測(cè)量后獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)被保存在本地?cái)?shù)據(jù)庫中或立即通過GPRS無線網(wǎng)的方式上傳到*控制端。對(duì)于不能上網(wǎng)的測(cè)量站，本系統(tǒng)將提供導(dǎo)出文件的方式上傳測(cè)量數(shù)據(jù)，以達(dá)到全面聯(lián)網(wǎng)的目的。

2.2       *控制端（*控制平臺(tái)）

中心控制端負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)宏觀局面進(jìn)行決策和監(jiān)控。它主要具有收集和存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的功能。它不但能放射源輻射強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)控，還能考慮對(duì)工作人員輻射劑量與事故現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處理情況進(jìn)行監(jiān)控。

收集和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)：中心控制端實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)采集端的數(shù)據(jù)，按一定規(guī)則將數(shù)據(jù)保存到*數(shù)據(jù)庫中。*數(shù)據(jù)庫起著*倉庫的作用，保存了測(cè)量端的全部當(dāng)前和歷史的數(shù)據(jù)。

統(tǒng)計(jì)、分析數(shù)據(jù)：*控制端對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行月報(bào)表、年報(bào)表、測(cè)量部門報(bào)表、測(cè)量項(xiàng)目報(bào)表等的統(tǒng)計(jì)分析，并提供統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)按不同權(quán)限提供瀏覽和打印的功能。通過統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)行安全預(yù)警，通過監(jiān)測(cè)走勢(shì)圖來分析某放射源輻射安全與事故應(yīng)急處理狀況的可能走勢(shì)。

2.3       用戶瀏覽端

各級(jí)主管部門按不同的權(quán)限對(duì)所管轄范圍內(nèi)測(cè)量點(diǎn)上傳的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和瀏覽，并查看和打印相應(yīng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告，及時(shí)了解轄區(qū)內(nèi)的安全狀況，真正做到心中有“數(shù)”（數(shù)據(jù)）。

3           控制流程圖

本系統(tǒng)是基于分布對(duì)象的多層（Multi－Tiers）軟件體系架構(gòu)，提供全面的監(jiān)控與管理解決方案。系統(tǒng)由B/S和C/S結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合而成，其軟件體系架構(gòu)建立于Microsoft.Net和XML/XSL的技術(shù)基礎(chǔ)之上。應(yīng)用模型具有層次化、構(gòu)件化、標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)。

4           系統(tǒng)功能模塊關(guān)系
 

從上圖可以看出：GPRS

監(jiān)控系統(tǒng)在功能模塊上主要由測(cè)量平臺(tái)、Web Service 和*控制平臺(tái)三部分組成。Web service是*控制平臺(tái)和測(cè)量平臺(tái)溝通的橋梁。

5           *控制平臺(tái)功能模塊

5.1       監(jiān)控信息系統(tǒng)

5.1.1     監(jiān)控結(jié)果查詢

監(jiān)控結(jié)果查詢模塊為您提供詳細(xì)的測(cè)量結(jié)果查詢功能，并有多種詳盡的組合條件，確保方便地篩選出您想查看的測(cè)量記錄。從各個(gè)測(cè)量點(diǎn)上傳的測(cè)量數(shù)據(jù)都能在該模塊中查到，并可查看每條記錄的詳細(xì)情況，如監(jiān)測(cè)項(xiàng)目名稱、測(cè)量值、測(cè)量人、時(shí)間等。不僅可查看每條記錄的詳細(xì)信息，還可將滿足條件的數(shù)據(jù)導(dǎo)出為Excle格式的文件。

5.1.2    安全預(yù)警

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的測(cè)量數(shù)和安全走勢(shì)圖中的zui小斜率等條件，綜合分析判斷某一測(cè)量部門、某一放射源的情況，對(duì)將來一段時(shí)間可能的安全走勢(shì)作出預(yù)警。

預(yù)警條件分別為：

1、  某時(shí)間段實(shí)際測(cè)量數(shù)（記為n），對(duì)應(yīng)該時(shí)間段的zui小要求測(cè)量數(shù)（記為Nmin）；

2、  某時(shí)間段安全走勢(shì)圖的實(shí)際斜率（記為k）,對(duì)應(yīng)時(shí)間段安全走勢(shì)圖的zui小要求斜率（記為Kmin）；（安全走勢(shì)圖斜率的算法模型請(qǐng)見“走勢(shì)圖”）

安全預(yù)警如下：

當(dāng) n<Nmin 或k<Kmin任意程式為真時(shí)，系統(tǒng)將給出預(yù)警，并提供對(duì)應(yīng)時(shí)間段的安全走勢(shì)圖。

5.1.3     統(tǒng)計(jì)分析

系統(tǒng)中的大多數(shù)報(bào)表都提供柱形圖、餅狀圖、報(bào)表數(shù)據(jù)三種類型的數(shù)據(jù)表現(xiàn)形勢(shì)。能詳盡地統(tǒng)計(jì)出您希望得到的統(tǒng)計(jì)報(bào)告，幫助主管人員安全的部門負(fù)責(zé)人根據(jù)現(xiàn)有監(jiān)測(cè)情況做出決策分析。

5.1.4    區(qū)域態(tài)勢(shì)

以WebGIS的方式提供實(shí)時(shí)查看各區(qū)域的安全信息，并可通過不同的顏色區(qū)分不同區(qū)域的情況。

5.1.5     統(tǒng)計(jì)簡報(bào)

提供自動(dòng)生成一系列統(tǒng)計(jì)報(bào)表的功能，對(duì)所管轄地區(qū)的放射源監(jiān)控點(diǎn)采集到的所有測(cè)量數(shù)據(jù)，從各個(gè)角度進(jìn)行全面的統(tǒng)計(jì)分析，將安全情況清楚地展現(xiàn)在決策者眼前，以便于決策者確定下一階段的工作重點(diǎn)。

該功能省略了手工制作統(tǒng)計(jì)報(bào)表的繁瑣程序，大大提高了工作效率，并可保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

5.1.6    走勢(shì)圖 

1、分布圖

分布圖中的各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的值表明了在某一時(shí)間段內(nèi)，所管轄地區(qū)測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量情況，從數(shù)據(jù)點(diǎn)的值可以觀察出在某時(shí)間段內(nèi)的測(cè)量數(shù)量，體現(xiàn)出輻射安全的開展情況，幫助決策者分配工作任務(wù)。

2、安全走勢(shì)圖

安全走勢(shì)圖表達(dá)了某地區(qū)、一段時(shí)間內(nèi)輻射安全與事故應(yīng)急處理的總體情況。

5.1.7     測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)入

考慮到某些監(jiān)測(cè)點(diǎn)不能實(shí)時(shí)聯(lián)到互聯(lián)網(wǎng)的情況，我們通過在數(shù)據(jù)采集端導(dǎo)出測(cè)量數(shù)據(jù)的加密文件，然后通過本模塊導(dǎo)入到*控制平臺(tái)中，以達(dá)到全面聯(lián)網(wǎng)的目的。

5.2        個(gè)人管理

管理個(gè)人信息（包括修改個(gè)人資料、修改密碼等）；查看訪問統(tǒng)計(jì)；管理成員、用戶及功能組；管理測(cè)量點(diǎn)。

5.2.1     修改個(gè)人資料

修改個(gè)人資料。

5.2.2    修改密碼

修改個(gè)人密碼。

5.3        成員管理

提供對(duì)訪問本系統(tǒng)成員的增加、修改和刪除功能。

5.3.1     用戶管理

管理用戶，提供用戶的增加、修改和刪除功能，并設(shè)置該用戶所能訪問的功能組和訪問的數(shù)據(jù)集。該部分中的用戶包括：主管部門用戶和其他注冊(cè)用戶。

5.3.2     功能組

管理和維護(hù)功能組。對(duì)功能組的設(shè)置將決定了該功能組下的用戶所允許訪問的系統(tǒng)模塊模塊。

5.3.3     監(jiān)測(cè)點(diǎn)管理

管理測(cè)量點(diǎn)的信息，分配測(cè)量點(diǎn)ID號(hào)和初始密碼，提供測(cè)量點(diǎn)訪問，使測(cè)量點(diǎn)用戶能查看本測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)。

6． Web service

  Web service 是介于*控制平臺(tái)和測(cè)量平臺(tái)的中間服務(wù)組件，用來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。XML Web services為監(jiān)控系統(tǒng)提供了使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議（如 HTTP、XML、XSD、SOAP 和 WSDL）在松耦合環(huán)境中交換消息的能力，使得在不同環(huán)境中的數(shù)據(jù)采集端與*控制端之間可以生成模塊化的應(yīng)用程序，從而使應(yīng)用程序可以與多種多樣的實(shí)現(xiàn)、平臺(tái)和設(shè)備進(jìn)行交互。

采用Web service提供數(shù)據(jù)傳輸組件的好處是：傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定、可靠、快速。其原理圖如下：

其數(shù)據(jù)通行主要分為四個(gè)步驟進(jìn)行：

1、  用（客）戶端通過訪問目錄服務(wù)器獲取Web Services的列表

2、  通過Web Services的列表發(fā)現(xiàn)目標(biāo)服務(wù)（本系統(tǒng)可以跳過以上兩步）

3、  用（客）戶端若要了解如何與特定的 XML Web services 進(jìn)行交互，服務(wù)端需要提供定義該 XML Web services 支持何種交互操作的服務(wù)說明。XML Web services 客戶端必須知道如何與 XML Web services 進(jìn)行交互才可以使用該服務(wù)。

4、  為實(shí)現(xiàn)通用的通信，XML Web services 使用開放式連網(wǎng)形式進(jìn)行通信，該格式是任何能夠支持zui通用的 Web 標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)都可以理解的協(xié)議。SOAP 是 XML Web services 通信的主要協(xié)議。

7、   監(jiān)測(cè)平臺(tái)功能模塊

監(jiān)測(cè)平臺(tái)是測(cè)量監(jiān)控信息GPRS系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，提供了多種測(cè)量儀器與多種類型、海量信息的數(shù)據(jù)采集功能；提供測(cè)量數(shù)據(jù)的本地存儲(chǔ)和統(tǒng)計(jì)分析；同時(shí)，平臺(tái)也提供了通過INTERNET或INTRANET進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總及基礎(chǔ)字典下載的功能。

8．1    RS232協(xié)議

本協(xié)議只是提供信息之間的傳遞規(guī)范，并不保障信息包的完整。如大量數(shù)據(jù)上涌時(shí)，應(yīng)用程序需要考慮自身緩沖區(qū)的管理，否則將丟失溢出數(shù)據(jù)。

本協(xié)議假定傳輸是可靠的。如果接收不到反饋信息等，協(xié)議本身不考慮反饋，應(yīng)用程序需考慮超時(shí)檢查。

8．2監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)查詢

本部分主要將存儲(chǔ)在本地?cái)?shù)據(jù)庫中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過多種查詢條件查詢出來。并對(duì)查詢后的數(shù)據(jù)做瀏覽、修改、刪除和數(shù)據(jù)上傳等操作。為了保證數(shù)據(jù)不被任意刪除和修改，只能刪除60秒后的數(shù)據(jù)。修改時(shí)不能對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果和時(shí)間進(jìn)行任意修改，以保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

8．3監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)出

提供將監(jiān)測(cè)結(jié)果及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果轉(zhuǎn)存為Excel文件、Word文件及加密后的文件wm文件（.wm文件用來通過文件方式上傳測(cè)量結(jié)果）。

8．4Web Service數(shù)據(jù)通信

  本模塊通過SOAP協(xié)議獲取Web Service的服務(wù)格式，形成Web Service客戶端。將測(cè)量數(shù)據(jù)上傳到*控制端，并從*控制端下載基初數(shù)據(jù)，以初始化本地系統(tǒng)。

8．5系統(tǒng)管理

  系統(tǒng)管理主要提供對(duì)檢測(cè)人員、樣品名稱、被測(cè)量單位性質(zhì)等字典數(shù)據(jù)的維護(hù)，并完成對(duì)數(shù)據(jù)庫的壓縮與修復(fù)和備份與恢復(fù)等功能。

9、技術(shù)的*性

1） 用Microsoft.Net開發(fā)系統(tǒng)

     在技術(shù)手段的選擇上，使用 "Microsoft.net解決方案"、"ASP.NET"、"三層結(jié)構(gòu)"、"面向?qū)ο?span lang="EN-US">" 、"B/S" 等比較成熟而又有發(fā)展前途的*技術(shù)，保證整套系統(tǒng)在一定時(shí)期內(nèi)的技術(shù)。

2） 用XML作為標(biāo)準(zhǔn)接口

本系統(tǒng)充分利用了XML在數(shù)據(jù)交互中的*性，提供標(biāo)準(zhǔn)的XML接口，與任何支持XML標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行無縫連接；例如：在兼容多類型測(cè)量儀器的測(cè)量中，系統(tǒng)采用提供標(biāo)準(zhǔn)的XML接口格式。

3）   Web Service提供Web服務(wù)

系統(tǒng)中用戶端和服務(wù)器端的數(shù)據(jù)交互采用XML格式，利用Web Service技術(shù)提供穩(wěn)定的Web服務(wù)。此外系統(tǒng)還將系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)利用Web Service提供商務(wù)服務(wù)。

10．系統(tǒng)統(tǒng)安全

為了保證系統(tǒng)的安全性，我們采用以下幾項(xiàng)措施：

1）數(shù)據(jù)的加密

對(duì)于系統(tǒng)中比較敏感的數(shù)據(jù)（如：用戶密碼、系統(tǒng)的重要配置參數(shù)等）， 我們采用了對(duì)稱密鑰技術(shù)對(duì)其進(jìn)行加密，其基本原理如下圖所示：

2） 數(shù)據(jù)備份

系統(tǒng)的安全性很大程度上就是數(shù)據(jù)的安全性，因此加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)的保護(hù)是所有系統(tǒng)都異常重視的問題。我們將采用以下兩種方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份：

1、利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的備份功能，在Sql Server上創(chuàng)建兩個(gè)計(jì)劃任務(wù)：每天進(jìn)行一次增量備份，每星期進(jìn)行一次*備份

2、手動(dòng)備份，即采用B/S結(jié)構(gòu)方式，提供用戶備份下載功能。

中國輻射防護(hù)研究院

：張文濤

（辦公室）：